NO321816B1 - Lofteanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører løfteutstyr av typen som er angitt i in-gressen til krav 1.

Slikt løfteutstyr anvendes for å heve og senke en last, spesielt boreutstyr, fra for eksempel en plattform ned i et borehull eller ned på sjøbunnen. Det omfatter fleksible strammeorganer av hvilke én ende er forbundet med boreutstyret. Den andre enden av strammeorganet er forbundet med en roterbart anordnet vikletrommel hvorpå strammeorganet kan vikles av eller på.

Minst én roterende drivanordning er tilveiebrakt for å drive trommelen. An-ordningen innbefatter vanligvis en likespenningsmotor. For å være i stand til å drive trommelen over et relativt bredt hastighetsområde med en tilnærmet konstant, høy kraft, er likespenningsmotoren forbundet med en hastighetsregulerende girboks, der den inngående akselen er forbundet med motoren og den utgående akselen er forbundet med trommelen.

I en første utførelse av slikt kjent løfteutstyr, overføres momentet som er tilgjengelig til trommelen ved hjelp av en rulleleddsdrivkjede. Det er sant at slike såkalte kjededrev har relativt kompakte ytre dimensjoner, men det finnes en ulempe ved at slakken som alltid er tilstede i det nedre spennet av drivkjeden under såkalt "fire-kvadrants drift" der lasten både kan akselereres og bremses under både heving og senking av lasten, kan overføres til det øvre spennet og dermed medføre en plutselig, sjokklignende drift med betydelige toppbelastninger som virker på strammeorganet. Dette innebærer betydelig fare ettersom strekk-styrken til strammeorganet kan overstiges av disse toppbelastningene, noe som kan føre til at strammeorganet svikter med katastrofale konsekvenser.

Det er derfor kjent, fra Messrs Wirth Maschinen- und Bohrgerate-Fabrik GmbH av Erkelenz, løfteutstyr som innbefatter to drivenheter som hver omfatter en elektrisk likestrømsmotor med en tilknyttet hastighetsregulerende girkasse, der de utgående girkasseakslene hver bærer et respektivt tannhjulsdrev som griper inn med et girhjul som er festet på akselen til trommelen. De to roterende drivanordningene er anordnet ved siden av hverandre på en forlengelse av aksen til hver trommel ved én av endeflatene til trommelen på en slik måte at inngrepet mellom de to drevene og girhjulet som er anordnet på akselen tii trommelen er forskjøvet med 180° med hensyn til trommelaksen. På den motsatte siden, ved den andre endeflaten av trommelen, er det tilveiebrakt en bremseskive og en virvelstrøms-bremse, den ene festet etter den andre langs akselaksen på akselen til trommelen.

Ved hjelp av dette girdrevne løfteutstyret er det - i motsetning til kjededrevet løfteutstyr - mulig å tilveiebringe "fire-kvadrants drift" uten at dette fører til uønsk-ede toppbelastninger i strammeorganet. I og med at drivmotorene også kan anvendes for å bremse rotasjonen av trommelen, der den elektriske energien som gjenvinnes i bremseprosessen kan mates direkte tilbake, kan man oppnå betydelige energibesparelser. Dessuten vil det mekaniske skivebremsearrangementet anvendes betydelig sjeldnere enn det som er tilfelle med kjededrevet løfteutstyr, hvorved på den ene siden slitasjen og nedetiden som et resultat av slitasjen, og på den andre siden støyen som vanligvis oppstår ved mekanisk bremsing reduseres til et minimum.

Dette girdrevne løfteutstyret har bevist sin nytteverdi ved mange tilfeller i de siste årene, men den betydelige plassen som den opptar gjør den uegnet for å erstatte det mer kompakte kjededrevne løfteutstyret.

Det er kjent at roterende vekselstrømmotorer har et høyere moment over et bredere hastighetsområde enn likestrømsmotorer. Derfor er det kjent å utstyre gir-drevet løfteutstyr av typen beskrevet ovenfor med elektriske vekselstrømmotorer uten hastighetsregulerende girkasser som en erstatning for elektriske likestrøms-motorer/girkasseenheter, ettersom den konstruksjonsmessige lengden til løfteut-styret på denne måten reduseres. Det er imidlertid en betydelig ulempe i det faktum at, spesielt når det girdrevne løfteutstyret skal erstatte kjededrevet likestrøms-løfteutstyr, den hele elektriske installasjonen må erstattes fra likestrøm til veksel-strøm, noe som generelt innebærer kostnader som ikke er økonomisk bærende.

US 4 434 971 vedrører en fremgangsmåte og et apparat for kontrollert ned-senking av boreutstyr, der last- og hastighetsverdier kontinuerlig overvåkes og anvendes til å beregne den rykkenergi som må absorberes under en nødstans. Sys-temet er innrettet for å gripe inn når løfteutstyret nærmer seg sin toleransegrense.

Oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe løfteutstyr som muliggjør fire-kvadrants drift, men som anvender likestrøm og som reduserer den konstruksjonsmessige lengden.

Dette formål er oppnådd ved oppfinnelsen som er angitt i krav 1.

I kraft av det faktum at minst én roterende drivanordning er anordnet langs trommelen i forhold til trommelens rotasjonsakse, på en slik måte at trommelen og den roterende drivanordningen delvis overlapper hverandre i en projeksjon på tvers av trommelens rotasjonsakse, reduseres den konstruksjonsmessige lengden av løfteutstyret betydelig. Lengden til løfteutstyret bestemmes dermed hovedsake-lig av trommelen og sammenstillingene som er forbundet foran og bak i retningen av trommelaksen.

I en foretrukket utførelse av løfteutstyret ifølge oppfinnelsen er drivakselen til drivmotoren og de inngående og utgående aksler av girkassen anordnet slik at de ligger på en felles rett linje. Enhver endring av drivmomentretningen som ville innebære ytterligere utgifter og krafttap, er dermed forhindret.

Trommelen er fortrinnsvis festet til en roterbart anordnet trommelakse.

Trommelakselen er dermed forbundet med den utgående siden av girkasseenheten, idet den inngående siden er koblet til den utgående akselen til den hastighetsregulerende girkassen.

Girkasseenheten er fortrinnsvis et tannhjulsdrev som har et mellomdrev mellom den utgående akselen til den hastighetsregulerende girkassen og akselen til trommelen for å dekke gapet mellom dem.

Dersom trommelakselen ved én ende er koblet til en mekanisk virkende bremseanordning og ved den andre enden til en elektrisk virkende bremseanordning, kan begge bremseanordningene anvendes samtidig i det tilfellet at man be-høver et høyt bremsemoment på trommelen, uten at dette fører til at torsjons-krefter bare påføres én ende av trommelakselen, noe som vil være tilfellet dersom bare én ende av trommelakselen var koblet til bremseanordningene.

Den mekanisk virkende bremseanordningen er fortrinnsvis en skivebremse og den elektromagnetisk virkende bremseanordning er en virvelstrømbremse.

For å øke dreiemomentet som kan overføres til trommelakselen og for å tilveiebringe reserveutstyr, har løfteutstyret ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis en andre roterende drivanordning med en roterende drivmotor og en hastighetsregulerende girkasse. v

I dette arrangementet er drivakselen til den roterende drivmotor og de inngående og utgående akslene til den hastighetsregulerende girkassen til den andre roterende drivanordningen anordnet slik at de ligger på en felles rett linje som - og dette er spesielt foretrukket - sammenfaller med rotasjonsaksen til den utgående akselen til den hastighetsregulerende girkassen til det første roterende driv-arrangementet.

De utgående akslene er fortrinnsvis begge koblet direkte til den inngående siden av girkasseenheten, som konstruksjonsmessig kan modifiseres slik at de begge er driftsmessig forbundet til samme inngående girkassedrev.

Dersom den andre roterende drivinnretningen - i retningen av rotasjonsaksen til den elektromagnetiske bremseanordningen - er anordnet ved siden av denne bremseanordningen, økes den konstruksjonsmessige lengden til dette løfteutstyret som er utstyrt med to roterende drivanordninger enten ikke i det hele tatt eller bare i ubetydelig grad.

For å unngå en overbelastning av de roterende drivanordningenes driv-motorer, er de hastighetsregulerende girkassene fortrinnsvis utstyrt med en sikker-hetsanordning som automatisk skifter gir til det forhold som har størst forhold mellom den inngående aksels hastighet og den utgående akselens hastighet i tilfellet av at et maksimalt godtagbart dreiemoment ved den inngående akselen til girkassen overstiges.

I det følgende er det gitt en eksempelutførelse av oppfinnelsen under henvisning til de vedføyde tegninger, der: Fig. 1 viser et sideriss av én utførelse av løfteutstyret ifølge oppfinnelsen (perspektiv A på fig. 2); Fig. 2 viser det samme løfteutstyret som på fig. 1 fra oversiden (perspektiv Bi fig. 1); og

Fig. 3 er et perspektivriss av det samme løfteutstyret.

Løfteutstyret som i helhet er angitt med benevnelsen 100 omfatter en rek-tangulær ramme 1 som er tilvirket av l-bjelker 2 av stål som er sveiset sammen. På de øvre horisontale flatene 3 til bjelkene 2 er det boltet på komponenter av løfteutstyret som er beskrevet nedenfor.

For å heve og senke boreutstyret omfatter løfteutstyret 100 fleksible strøm-organer 4 i form av et ståltau som kan vikles av og på en trommel 5.

Trommelen 5 er festet på en trommelaksel 6 hvis akse S forløper parallelt med de lengre sidene 7 av rammen 1. Den bæres i bæreblokker 8,9 som er anordnet på hver side av trommelens 5 to endeflater 10,11 av. Den venstre enden av trommelakselen 6, som sett i tegningen, er festet til skivebremsesammen-stillingens 13 skive 12, som omfatter to bremsekalipre 14,15 forskjøvet 180° rundt aksen S i rotasjonsretningen. Ved hjelp av bremseskivesammenstillingen 13 kan rotasjonshastigheten til trommelen 5 under avviklingen av det gjenværende av det fleksible strammeorganet 4 bremses eller bringes til en fullstendig stopp. På den andre siden av den andre flaten 11 er trommelakselen 6 forbundet med den utgående siden 16 av en girkasseenhet 17, som skal beskrives i detalj senere, samt en virvelstrømbremse 18 som følger den i retningen til aksen S. Sistnevnte tjener likeledes til å bremse awiklingshastigheten til trommel 5. Fortrinnsvis anvendes skivebremsesammenstillingen slik at påføringen av bremseenergien skjer uten slitasje

og uten støy som resultat av den mekaniske kontakten.

Langs arrangementet som omfatter skivebremsesammenstillingen 13, trommel 5, virvelstrømbremsen 18 og den utgående siden 16 av girkasseenheten 17 som ligger mellom trommelen 5 og virvelstrømbremsen 18, er det anordnet to roterende drivanordninger 19,20 til rammen 1. Hver av de roterende drivanordningene 19,20 har en elektrisk likestrømsmotor 21,22 hvilke utgående aksler er festet til hhv. de inngående aksler 23,24 til en hastighetsregulerende gir-

kasse 25,26.

De hastighetsregulerende girkassene 25,26 tilsvarer de som vanligvis anvendes i forbindelse med løfteutstyr og er ikke beskrevet nærmere i foreliggende beskrivelse. De roterende drivanordningene 19,20 er anordnet slik at de utgående akslene 27,28 til de hastighetsregulerende girkassene 25,26 peker mot hverandre, idet rotasjonsaksene T, T' til de utgående akslene 27,28 ligger på en felles rett linje. Begge de utgående akslene 27,28 er forbundet med den utgående siden 29 av girkasseenheten 17 og virker på et girhjul, ikke synlig på tegningen, som er forbundet med trommelakselen 6 gjennom et mellomdrev 30 til et girhjul, heller ikke vist, som befinner seg på den utgående siden 16, av girkasseenheten 17. Gir-kassesammenstillingen 17 tjener derved til å overføre momenter mellom de utgående aksler 27,28 til de hastighetsregulerende girkassene 25, 26 og trommelakselen 6. Når det fleksible strammeorganet 4 skal vikles oppe på trommelen 5, driver de roterende drivinnretningene 19,20 trommelakselen 6, og i tilfellet av avvikling av det fleksible strammeorganet 4 fra trommelen 5, kan den nødvendige bremsingen av trommel 5 likeledes skje ved hjelp av iikestrømsmotorene 21,22, som så fungerer som generatorer. Ettersom den kinetiske energien til den roterende trommelen derved overføres til elektrisk energi, kan den på denne måten gjenvinnes om ønsket, ved å mate den tilbake.

Den betydelige fordelen ved å koble girkassenes 25,26 utgående aksler 27,28 tii trommelakselen 6 gjennom girkasseenheten 17 som inneholder tannhjulsdrev, er det faktum at løfteverktøyet ifølge oppfinnelsen kan operere i en såkalt fire-kvadrants modus. Det som menes med fire-kvadrants drift, er at trommelen 5 både kan akselereres og bremses ved hjelp av de roterende drivanordningene 19,20 både ved løfting og senking av lasten på det fleksible strammeorganet 4.

De hastighetsregulerende girkassene 25,26 er forsynt med en sikkerhets-clutch, ikke synlig på tegningen, som i tilfellet av overbelastning av de forskjellige likestrømsdirvmotorene 21,22 automatisk velger det laveste girforholdet mellom de inngående akslene 23,24 og de utgående akslene 27,28 for å minimalisere dreiemomentet som utøves av de elektriske motorene 21,22 i dette tilfellet. Sikkerhetsclutchen er utformet slik at den i dette "første" giret ved en fjær-kraft-indusert virkning forhindrer frigjøring av clutchen uavhengig av det hydrauliske trykket som aktuerer clutchen, og dermed opprettholder overføringen av momentet fra de inngående aksler 23,24 til de utgående aksler 27,28.1 løfteutstyret ifølge oppfinnelsen er det ytterligere fortrinnsvis innlemmet en oppfølgingsanordning, ikke vist i tegningen, som er utformet for å heve og senke boreutstyret selv under boreoperasjonen og som setter gripekraften til boreutstyret på bunnen av borings-huliet til en ønsket verdi. For denne hensikten kan oppfølgingsanordningen operere på de tre forskjellige måtene som er listet nedenfor: a) "konstant belastning", dvs. oppfølgingsanordningen detekterer kraften som boreutstyret utøver på gulvet til borehullet og justerer den til en for-håndsbestemt verdi: b) "konstant hastighet", dvs. oppfølgingen av boreutstyret skjer ved en konstant hastighet, og c) "konstant slamtrykk", dvs. oppfølgingshastigheten justeres slik at trykket til skyllevæsken for en drivmotor av boreutstyret som drives av skyllevæsken under utvinningsprosessen er konstant.

Løfteutstyret ifølge oppfinnelsen er ytterligere utstyrt med en dobbel filterin-stallasjon, ikke synlig i tegningen, ved hvilken den hydrauliske oljen som behøves for driften av de hydrauliske drevne komponentene av løfteutstyret, for eksempel skivebremsesammenstillingen 13 og de hastighetsregulerende girkassene 25,26 filtreres effektivt. De to filtrene av disse doble filterinstallasjonene introduseres alternativt og uavhengig av hverandre til strømningsgrener som er i stand til å bli koblet inn i den hydrauliske kretsen. På denne måten vil resultatet være - så snart filterkapasiteten i én av de to filtrene er oppbrukt - et skifte over til det andre filteret uten å avbryte operasjonene.

Claims (7)

1. Løfteanordning for å heve og senke en last, spesielt boreutstyr, omfattende fleksible strekkorganer (4) forbundet med lasten, en trommel (5) anordnet for å rotere om en akse (S) for å vikle opp strekkorganer (4), og minst én første roterende drivanordning (19), som innbefatter minst én roterende drivmotor (21) som virker på trommelen (5) gjennom en girkasse (25), ved hvilken trommelen (5) be-virkes til å rotere etter ønsket i retningen for oppvikling eller avvikling av strekk-organet (4), der den første roterende drivanordningen (19) er anordnet langs trommelen (5) i forhold til rotasjonsaksen (S) til trommelen (5) på en slik måte at trommelen (5) og den roterende drivanordningen (19) i hvert fall delvis overlapper i en projeksjon på tvers av trommelens (5) rotasjonsakse (S), der trommelen (5) er forbundet på en rotasjonsmessig fast måte med en roterbar anordnet trommelaksel (6), der trommelakselen (6) er forbundet med en utgående side (16) av en girkasseenhet (17), der en inngående side (29) av girkasseenheten (17) er forbundet med en utgående aksel (27) av girkassen (25), karakterisert ved at en andre roterende drivanordning (20) omfatter en roterende drivmotor (22) og en girkasse (26), der en drivaksel av den roterende drivmotoren (22) samt en inngående og utgående aksel (24,28) av girkassen (26) av den andre roterende drivanordningen (20) er anordnet på en felles rett linje (G), der de første og andre roterende drivanordninger (19,20) er anordnet på en slik måte at de utgående aksler (27, 28) av girkassene (25,26) peker mot hverandre og har felles rotasjonsakse, idet de utgående aksler (27,28) er koblet til den inngående siden (29) av girkasseenheten (17).

2. Løfteanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at drivakselen til den roterende drivmotoren (21) og en inngående aksel (23) og den utgående aksel (27) til den hastighetsregulerende girboksen (25) er anordnet slik at de ligger på en felles rett linje (G).

3. Løfteanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at girkasseenheten (17) er en tannhjulsdrevgirkasse, som omfatter et mellomdrev (30) for å dekke gapet mellom den utgående aksel (27) av den hastighetsregulerende girkassen (25) og trommelakselen (6).

4. Løfteanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at trommelakselen (6) ved én ende er forbundet med en mekanisk virkende bremseanordning og ved den andre enden er forbundet med en elektromagnetisk virkende bremseanordning.

5. Løfteanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den mekanisk virkende bremseanordningen er en bremseskivesammenstiliing (13), idet den elektromagnetiske virkende bremseanordningen er en virvelstrømbremse (18).

6. Løfteanordning ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den andre roterende drivanordningen (20) er anordnet, i forhold til retningen av rotasjonsaksen (S) av den elektromagnetisk virkende bremseanordningen, langs denne bremseanordningen.

7. Løfteanordning ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at den hastighetsregulerende girkassen eller hver av de hastighetsregulerende girkassene (25,26) er forsynt med en sikkerhetsanord-ning som, når et maksimalt tillatt moment overstiges ved den inngående akselen, automatisk endrer gir til det girforholdet som gir størst forhold mellom den inngående akselhastigheten og den utgående akselhastigheten.